«Железная дорога» – рельсы появились почти на сто лет раньше, чем паровоз! И только потом был изобретён паровоз. Изобретателей паровоза долго мучил вопрос: каким образом паровоз пойдёт по рельсам? Но что, если сила трения между колёсами и рельсами окажется малой? В этом случае колёса будут вращаться, проскальзывая по рельсам, как человек, пытающийся бежать по льду. Паровоз будет «буксовать» на месте и не только не потянет за собой вагоны, но, пожалуй, и сам себя не сдвинет.
Не доверяя трению, один из изобретателей сделал ведущие колёса паровоза зубчатыми и проложил рядом с главными рельсами специальные зубчатые рельсы для этих колёс. Ведущие колёса отталкивались от зубцов, а остальные катились по главным рельсам. Он мог делать всего 4 километра в час и при этом то и дело ломал зубцы.
Другой инженер построил совсем странный паровоз. У этого паровоза сзади была сложная система рычагов. Поршень паровой машины приводил в движение рычаги, и они заставляли переступать по земле прикреплённые к ним чугунные колодки. Такой паровоз, а лучше сказать – «пароход», в буквальном смысле ходил на чугунных ногах! Скорость его не превышала 5 километров в час.
У паровоза паровая машина вращает ведущие колёса. Она вызвала бы проскальзывание колёс по рельсам, если бы этому не препятствовала сила трения покоя, направленная вперёд. Эта-то сила, не давая колёсам скользить, и заставляет их катиться. Паровоз трогается с места.
Но, если к паровозу прицепить очень тяжелый состав, паровоз «забуксует» на месте. Чтобы паровоз мог везти состав, сила трения покоя его ведущих колёс должна быть больше общего трения качения по рельсам и трения скольжения в подшипниках для колёс всего состава.
Трение скольжения осей в подшипниках обычно невелико. Поэтому силы трения покоя ведущих колёс паровоза о рельсы хватает не только на то, чтобы двигать паровоз, но и на то, чтобы тянуть за ним поезд, раз в 50 более тяжёлый, чем сам паровоз. Чем тяжелее состав, тем тяжелее должен быть паровоз. Сухое трение покоя– вот причина того, что паровоз умеет «ходить» по гладким рельсам, подобно тому как мы ходим по гладкому полу.
Бывали и курьезы!
Около 100 лет назад шёл первый поезд из Петербурга в Москву по только что выстроенной Николаевской (теперь Октябрьской) железной дороге. Один услужливый царский чиновник, желая угодить начальству, приказал на подведомственном ему перегоне выкрасить рельсы белой масляной краской. Но дело кончилось плохо для подхалима. Попав на участок со свежевыкрашенными рельсами, колёса паровоза забуксовали, и поезд остановился. Случилось это потому, что из-за смазки сила трения покоя резко уменьшилась и её не хватило на то, чтобы тянуть поезд. Пришлось срочно соскребать краску на перегоне в несколько километров.
Источник: Л.П.Лисовский.
Трение в природе и технике.
